Dans ce paragraphe les trois mesures successives réalisées sur le LG760 (mesure de l’intensité maximale 𝐼0, mesure de l’intensité 𝐼𝐴(𝜃) en sortie de l’échantillon sans pompage et mesure de l’intensité 𝐼𝐴(𝜃) en sortie de l’échantillon avec pompage) sont effectuées sur six échantillons
de Nd :Lu :CaF2, fournis par le CIMAP. Ces six échantillons ont été envoyés en trois lots
successifs.
Protocole de mesure de l’intensité maximale 𝑰
𝟎7.2.1
La procédure pour la mesure de l’intensité maximale 𝐼0 est présentée dans le paragraphe [§
7.1.2]. La [Figure II-16] représente l’intensité maximale 𝐼0 de échantillon de Nd :Lu :CaF2,
biréfringence induite.
96
Figure II-16(Echelle 104, de 1 à 65 536) Mesure de l’intensité maximale 𝐼0 des
six échantillons de Nd :Lu :CaF2.Lot 1 (a, b), lot 2 (c, d) et lot 3 (e, f).
Le placement des barreaux sur les mâchoires mécaniques se fait à la main. Il y a donc une imprécision de positionnement qui crée une légère anamorphose d’un barreau à l’autre. L’échantillon (a) [Figure II-16] est ébréché sur le bord gauche.
D’après la procédure décrite [§
7.1
], la mesure de l’intensité maximale est suivie par la mesure de la biréfringence intrinsèque des échantillons.Protocole de mesure de la biréfringence intrinsèque des échantillons de
7.2.2
Nd :Lu :CaF
2Le principe de cette mesure est expliqué paragraphe [§
7.1.2
]. Chaque échantillon de Nd :Lu :CaF2 est réalisé suivant la procédure décrite dans le paragraphe [Chap.I
, §1.7
]. Ilsprésentent donc des contraintes résiduelles propres à chacun. La biréfringence intrinsèque des six échantillons de Nd :Lu :CaF2 est présentée [Figure II-17]. Pour repérer les échantillons de
Figure II-17 (Amplitude 10-6) Mesure de la biréfringence intrinsèque des six échantillons de Nd :Lu :CaF2. Lot 1 : (a) B37, (b) B38, lot 2 : (c) B48, (d) B51 et lot 3: (e) B52, (f) B70.
La biréfringence intrinsèque des échantillons de Nd :Lu :CaF2 est globalement très faible
(proche du bruit de mesure) et inhomogène. Pour comparer la biréfringence intrinsèque du Nd :Lu :CaF2 avec celle du LG760, la biréfringence intrinsèque moyenne et l’écart type sont
calculés sur une large zone de l’échantillon [Figure II-11]. Cette zone est identique pour tous les échantillons. Les valeurs moyennes de biréfringence intrinsèque ainsi que l’écart type pour l’ensemble des échantillons de Nd :Lu :CaF2 et le LG760 sont répertoriés dans la [Figure
biréfringence induite.
98
Figure II-18Valeur moyenne et écart type des biréfringences ∆𝑛 intrinsèques de l’ensemble des échantillons étudiés. La biréfringence minimale interprétable est représentée en pointillés bleus.
En moyenne, les échantillons de Nd :Lu :CaF2 ont une biréfringence intrinsèque moins élevée
que celle du LG760 mais sont beaucoup plus inhomogènes.
Protocole de mesure de la biréfringence totale et relaxation temporelle.
7.2.3
La biréfringence totale a été mesurée sur les six échantillons de Nd :Lu :CaF2. Les [Figure
II-19] et [Figure II-20] représentent la biréfringence totale obtenue sur deux échantillons de
Nd :Lu :CaF2 à différents temps d’observation après pompage. Les quatre autres échantillons
présentent des biréfringences en amplitude similaires aux deux échantillons représentés. La restriction à deux représentations graphiques est donc suffisante pour la compréhension des phénomènes induits dans l’ensemble des échantillons de Nd :Lu :CaF2. Sur les six
échantillons testés, deux d’entre eux présentent une forte amplitude de biréfringence totale, les quatre autres présentant une faible biréfringence totale. Les deux échantillons présentés [Figure II-19] et [Figure II-20] appartiennent chacun à l’une de ces deux catégories qui sont détaillées dans ce paragraphe. Nous commençons par présenter la catégorie des échantillons peu biréfringents avec l’exemple de l’échantillon B37.
Figure II-19(Amplitude 10-6) Biréfringence totale obtenue sur l’échantillon B37 (a) 10 ms (b) 30 ms (c) 100 ms (d) 1 s après le début de l’impulsion de pompe
L’amplitude de la biréfringence obtenue à 10 ms permet de classer l’échantillon dans une des deux catégories. Dans le cas de l’échantillon B37 [Figure II-19] cette amplitude est très faible sur toute la surface de l’échantillon. La distribution de la biréfringence totale est bruitée à cause de la faible amplitude de la biréfringence induite devant l’amplitude de la biréfringence intrinsèque. L’amplitude de biréfringence totale maximale est obtenue de part et d’autre de la zone de pompe, en particulier sur les zones où la biréfringence intrinsèque est élevée [Figure
II-17, (a)]. À 100 𝑚𝑠, la zone pompée de l’échantillon présente une biréfringence de l’ordre
du bruit de mesure (Δ𝑛 ≈ 2,7. 10−7, [Chap
II
, §3.2
], [Eq. 86]). Puis à 1 𝑠, la biréfringenceinduite s’est relaxée. La distribution de biréfringence totale est semblable celle de la biréfringence intrinsèque.
Lors d’un fonctionnement en régime impulsionnel à une récurrence de 10 𝐻𝑧, (1 tir toute les 100 ms), la distribution de biréfringence résiduelle à 𝑡 = 100 𝑚𝑠 [Figure II-13, (c)] est cumulée après chaque impulsion. La relaxation de biréfringence totale à 𝑡 = 100 𝑚𝑠 est comparée à la valeur moyenne de la biréfringence intrinsèque. Dans le cas de l’échantillon B37, à 𝑡 = 100 𝑚𝑠, la distribution de biréfringence totale n’est pas identique à celle de la biréfringence intrinsèque. Par conséquent, à 𝑡 = 100 𝑚𝑠, la biréfringence ne s’est pas totalement relaxée.
Dans la catégorie des échantillons fortement biréfringents la [Figure II-20] présente l’exemple de l’échantillon B38 :
biréfringence induite.
100
Figure II-20(Amplitude 10-6) Biréfringence totaleobtenue sur l’échantillon B38 (a) 10 ms (b) 30 ms (c) 100 ms (d) 1 s après le début de l’impulsion de pompe
La distribution de la biréfringence totale se dessine nettement sur la zone de pompe ainsi que sur la zone périphérique. L’amplitude maximale (5.10-6
) est obtenue dans la zone de pompe [Figure II-20, (a)].
A t = 100 ms, la biréfringence atteint une valeur six fois supérieure à sa biréfringence intrinsèque. L’amplitude de la biréfringence totale et la relaxation temporelle de cet échantillon le rapproche plus du comportement du LG760 que de l’échantillon B37 de Nd :Lu :CaF2. Les échantillons B37 et B38 de Nd :Lu :CaF2 sont issus d’un même lot de
synthèse. La qualité cristalline est donc identique entre les deux échantillons. Pourtant des comportements différents apparaissent lors du pompage. Ces deux échantillons absorbent la même énergie de pompe. La biréfringence moyenne totale varie d’un facteur 4 entre les deux échantillons. La disparité entre les échantillons de Nd :Lu :CaF2 est étudiée dans le [Chap.
8 Reconstruction de la biréfringence induite.
Dans les paragraphes précédents, les mesures réalisées sur le LG760 et les échantillons de Nd :Lu :CaF2 sont les mesures de biréfringence intrinsèque et totale. Cette dernière contient la
biréfringence intrinsèque et la biréfringence induite par le pompage. Par la méthode algébrique présentée [§
6
], la biréfringence induite par pompage est extraite de la biréfringence totale en tenant compte de la biréfringence intrinsèque mesurée.Par cette méthode, il est possible de comparer les matériaux indépendamment de leur état initial afin de mener une étude plus objective sur leur comportement sous pompage. La biréfringence induite reconstruite sera comparée aux simulations dans lesquelles la biréfringence intrinsèque aléatoire n’est pas prise en compte [Chap.